JP3324263B2 - 誘電体磁器組成物 - Google Patents

誘電体磁器組成物

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は誘電体共振器材料として
好適なカルシウム、マグネシウム、チタン、ネオジムお
よび酸素からなる主成分に対して、副成分としてLa2
3 、Cr23 、Al2 3 およびY2 3 のうち少
なくとも1種を2重量%以下添加してなる誘電体磁器組
成物に関するものである。本発明の誘電体磁器組成物
は、誘電体共振器材料のほかに、例えばマイクロ波IC
用基板、誘電体調整棒等にも利用できる。
【0002】
【従来技術およびその問題点】近年、マイクロ波回路の
集積化に伴い、小型で高性能の誘電体共振器が求められ
ている。このような誘電体共振器に使用される誘電体磁
器組成物には、比誘電率εr が大きいこと、また、共振
周波数の温度係数τf の安定度および共振周波数の温度
特性の直線性が優れ、無負荷Qが大きいこと等の特性が
要求されている。
【0003】このような誘電体磁器組成物として従来、
TiO2 、BaO−TiO2 等を主成分とするものが知
られているが、温度係数が大きかったり、マイクロ波帯
域での誘電損失が大きかったりして実用化するには困難
な面がある。また (1−x) La (Mg1/2 Ti1/2)O
3 −xCaTiO3 の誘電体磁器組成物についての提案
(特開昭61−128411号公報)もあるが充分に大
きいQ値は得られていない。
【0004】更に、Ba (Mg1/3 Ta2/3)O3 系、B
a (Zn1/3 Ta2/3)O3 系、Ba(Zn1/3 Nb2/3)
3 系等のペロブスカイト型構造を有する誘電体磁器組
成物も知られているが、これらは比誘電率が小さいため
に、例えば0.1〜5GHz帯では共振器が大きくなり
すぎるという難点がある。
【0005】
【発明の目的】本発明の目的は、誘電体共振器材料、特
に0.1〜5GHz帯で使用される誘電体共振器材料と
して好適な誘電体磁器組成物を提供することにある。ま
た、本発明の目的は、高誘電率で、Qが大きく、εr
安定性がよい誘電体磁器組成物を提供することにある。
【0006】
【問題点を解決するための手段】本発明者らは、誘電体
磁器組成物に使用されている多数の成分元素の中で、カ
ルシウム、マグネシウム、チタン、ネオジムおよび酸素
の組合せからなる特定の磁器組成物に、副成分としてL
2 3 、Cr2 3 、Al2 3 およびY2 3 のう
ち少なくとも1種を添加することで前記目的を達成でき
ることを知見した。本発明は、組成式、x〔(CaO)
1-L (MgO)L 〕・yTiO2 ・zNd 2 3 (式
中、0.4≦x≦0.72、0.25≦y≦0.48
5、0.03≦z≦0.20、0<L<1、x+y+z
=1、x/y>1である。)で表される、カルシウム、
マグネシウム、チタン、ネオジムおよび酸素からなる主
成分に対し、副成分としてLa2 3 、Cr2 3 、A
2 3 およびY2 3 のうち少なくとも1種を2重量
%以下添加してなる誘電体磁器組成物に関するものであ
る。
【0007】本発明の誘電体磁器組成物は、比誘電率が
大きいために、共振器の小型化が図れ、無負荷Qも大き
くなる。さらに共振周波数の温度係数τf が小さい。本
発明においてCaOとMgOのモル分率を加えたものが
0.72をこえるか、TiO 2 のモル分率が0.25よ
り小さいと、誘電率が小さくなる。またCaOとMgO
のモル分率の和が、TiO2 のモル分率と等しいか、小
さいと、共振周波数の温度係数τf が大きくなるので、
CaOとMgOのモル分率の和と、TiO2 のモル分率
は上記範囲に限定される。さらにMgOのモル分率と、
CaOとMgOのモル分率の和との比が0であるとτf
が上昇し、1であると誘電率が低下するので、MgOの
モル分率と、CaOとMgOのモル分率の和との比は上
記範囲に限定される。Nd2 3 のモル分率が0.03
より小さいと、τf が大きくなり、また0.20より大
きくなると、無負荷Qが小さくなるので、Nd2 3
モル分率は上記範囲に限定される。また、La2 3
Cr2 3 、Al2 3 およびY2 3 の添加量が、全
て0重量%であるか、1種類の添加量が2重量%より大
きいと無負荷Qが小さくなるため、副成分の添加量は上
記範囲に限定される。
【0008】本発明の誘電体磁器組成物の好適な製造法
の一例を次に説明する。炭酸カルシウム、酸化マグネシ
ウム、酸化チタン、酸化ネオジムの出発原料を所定量ず
つ、水、アルコール等の溶媒と共に湿式混合する。続い
て、水、アルコール等を除去した後、粉砕し、酸素含有
ガス雰囲気(例えば空気雰囲気)下に1000〜130
0℃で約2〜25時間程度仮焼する。これによって形成
された仮焼物を粉砕し、La2 3 、Cr2 3 、Al
2 3 、Y2 3 を少なくとも1種類所定量添加した後
に、ポリビニルアルコールの如き有機バインダと共に混
合して均質にし、乾燥、粉砕して、加圧成形(圧力10
0〜1000Kg/cm2)する。そして、この成形物
を空気の如き酸素含有ガス雰囲気下に1350〜165
0℃で焼成すれば、上記組成式で表される誘電体磁器組
成物が得られる。
【0009】こうして得られた誘電体磁器組成物は、そ
のまま、または必要に応じて、適当な形状およびサイズ
に加工することで、誘電体共振器、マイクロ波IC用誘
電体基板、誘電体調整棒等の材料として使用することが
でき、特に0.1〜5GHz帯で使用される誘電体共振
器としたときに優れた効果が奏される。
【0010】なお、カルシウム、マグネシウム、チタ
ン、ネオジムの原料としては、CaCO3 、MgO、T
iO2 、Nd2 3 等の他に、焼成時に酸化物となる炭
酸塩、水酸化物等を使用することができる。
【0011】
【実施例】以下に実施例を示し、本発明をさらに具体的
に説明する。 実施例1 炭酸カルシウム(CaCO3 )粉末、酸化マグネシウム
(MgO)粉末、酸化チタン(TiO2 )粉末、酸化ネ
オジム(Nd2 3 )粉末をエタノールと共にボールミ
ルに入れ、12時間湿式混合した。この混合物をボール
ミルから取り出して溶媒のエタノールを蒸発させ、らい
潰機で1時間粉砕し、空気雰囲気下に1000℃で5時
間仮焼をおこない、0.6〔CaO0.92MgO0.08〕・
0.3TiO2 ・0.1Nd2 3 なる仮焼粉を得た。
【0012】次いで、この仮焼粉にLa2 3 を仮焼粉
重量に対し0.1重量%添加し、適量のポリビニルアル
コール溶液を加えて均一に混合した後、直径15mm
φ、厚さ5mmのペレットに成形して空気雰囲気下に1
500℃で2時間焼成、焼結して本発明の誘電体磁器組
成物を得た。こうして得られた磁器組成物を適当な大き
さにカットした後、誘電共振法によって測定し、共振周
波数f0 (3〜6GHz)における無負荷Qおよび比誘
電率εr を求めた。また、共振周波数の温度依存性につ
いては、−40〜50℃の範囲で測定し、温度係数τf
を求めた。その結果を表2に示す。
【0013】実施例2〜23 実施例1の炭酸カルシウム、酸化マグネシウム、酸化チ
タン、酸化ネオジムの混合割合、およびLa2 3 、C
2 3 、Al2 3 、Y2 3 の添加量を表1記載の
ように変えた他は、実施例1と同様にして誘電体磁器組
成物を製造し、実施例1と同様に特性を測定した。その
結果を表2に示す。表において*印を付したものは、本
発明の範囲外の比較例である。
【0014】
【表1】
【0015】
【表2】
【0016】
【発明の効果】本発明によれば、高誘電率で、Qが大き
く、τf の安定性がよい誘電体磁器組成物が得られる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭51−67999(JP,A) 特開 昭54−138008(JP,A) 特開 昭61−128411(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B01B 3/12 335 B01B 3/12 333 B01B 3/12 304 C04B 35/46 H01P 7/10

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 組成式、x〔(CaO)1-L (Mg
    O)L 〕・yTiO2・zNd2 3 (式中、0.4≦
    x≦0.72、0.25≦y≦0.485、0.03≦
    z≦0.20、0<L<1、x+y+z=1、x/y>
    1である。)で表される、カルシウム、マグネシウム、
    チタン、ネオジムおよび酸素からなる主成分に対し、副
    成分としてLa2 3 、Cr2 3 、Al2 3 および
    2 3のうち少なくとも1種を2重量%以下添加して
    なる誘電体磁器組成物。
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